随着社会各方面的发展,噪声污染越来越严重,因此愈发体现降噪工作的重要性。在汽车及其他降噪领域,处理低频段噪声一直是项具有挑战性的难题,低频声波长较长、穿透能力强,传统声学材料无法有效控制。声学超材料的出现为低频段噪声控制开辟了一条新的道路。声学超材料是指由人工特殊设计的具有超常物理性质的周期性排列的新材料或新结构,其基于局域共振原理能在低频段实现较好的隔声效果。其中薄膜声学超材料结构简单,易于实现轻质化低频隔声,具有很广泛的应用前景。本文设计了一种蜂窝型的薄膜声学超材料结构,并对其低频隔声特性以及宽频隔声设计展开研究,主要工作内容如下:首先,根据目前低频段噪声处理需求,设计了一种新型的蜂窝型的薄膜声学超材料结构,由正六边形的基本单元周期阵列构成。其基本单元包括正六边形上下层框架、框架之间的弹性薄膜和中央的质量块。然后介绍蜂窝超材料的隔声测试方法,通过制作单胞元和多胞元结构的试验样件,进行阻抗管测试,初步验证了蜂窝型薄膜超材料结构在低频段优异的隔声特性。并将蜂窝超材料和传统声学材料进行对比试验,进一步说明蜂窝超材料低频隔声优势及应用可行性。接着介绍了薄膜超材料的弹簧-质量模型,推导其负等效质量的表达式。通过有限元软件COMSOL Multiphysics建立了蜂窝超材料单胞元和多胞元的计算模型,求解得到其声传递损失曲线,和试验结果对比,验证计算模型的正确性。将模态参数和对应频率下的振动形态进行对比,分析了单胞元隔声机理。选取蜂窝超材料晶格常数、质量块质量、质量块和薄膜接触面积和晶格形状等结构参数分析其对于隔声特性的影响规律。最后对蜂窝型薄膜超材料进行了宽频隔声设计。引入声学超材料缺陷态概念,分析含缺陷态单元的超材料的声学特性,发现其可以产生两个新的隔声峰值,在一定程度上拓宽了隔声带宽。设计了几种含缺陷态的双层叠加结构,可以有效结合上下两层结构的隔声优势,大幅提高整体的隔声性能,并实现宽频隔声和声波导的功能。将蜂窝超材料和传统隔声材料EVA(Ethylene Vinyl Acetate)组合形成三明治结构,既能显著改善低频段隔声性能,同时又能弥补中高频段蜂窝超材料隔声差的劣势,为蜂窝型薄膜超材料的工程应用奠定基础。